스페이스 클럽 생중계: SpaceX, 반덴버그의 Falcon 9 로켓에 NASA의 SPHEREx 및 PUNCH 우주선 발사

[스페이스클럽]

SpaceX Falcon 9 로켓이 NASA의 SPHEREx 및 PUNCH 임무 발사에 앞서 반덴버그 우주군 기지의 Space Launch Complex 4 East(SLC-4E)에 서 있습니다. 이미지: SpaceX

NASA는 월요일 밤 같은 팰컨 9 로켓을 타고 두 개의 임무를 수행하면서 과학 임무국을 지원하기 위해 첫 번째 승차 공유 비행을 준비하고 있습니다.

우주의 역사를 위한 분광 광도계, 재이온화 시대 및 얼음 탐색기(SPHEREx) 천문대와 PUNCH(Polarimeter to UNify the Corona and Heliosphere) 임무를 구성하는 4대의 우주선이 탑재되어 있습니다.

반덴버그 우주군 기지의 우주 발사 단지 4 동쪽에서 이륙은 오후 8시 10분(PDT) 오후 11시 10분(EDT 오후 11시 10분, UTC 0310)으로 예정되어 있습니다. 금요일에 NASA와 SpaceX의 공동 발사 준비 검토가 열렸고 임무는 토요일로 예정되었으나 NASA는 "팀이 이륙 전에 로켓 점검을 계속할 수 있도록" 그날 발사를 보류한다고 발표했습니다.

Spaceflight Now는 이륙 약 한 시간 전부터 생중계를 시작합니다.

https://youtu.be/b88ru3jQy-4

SMD의 이전 페이로드는 플로리다의 케네디 우주 센터에서 관리하는 NASA의 LSP(Launch Services Program)를 통해 로켓 전용 비행을 구입했습니다. 출시 전 기자 회견에서 SMD의 부국장 대행인 Mark Clampin은 다가오는 출시를 "우리가 비즈니스 방식을 하는 방식의 진정한 변화"라고 설명했습니다.

"우리는 이것을 라이드 쉐어라고 부르며, SMD가 작동하고 있는 새로운 전략으로, 한 번에 두 개의 페이로드를 비행하여 발사의 효율성을 극대화할 수 있으므로 과학적 수익을 극대화할 수 있습니다"라고 Clampin은 말했습니다. "제가 이해해야 할 또 다른 중요한 점은 우리가 한 번에 두 가지 임무를 수행하는 것뿐만 아니라 이러한 임무는 NASA가 매일 수행하는 모든 과학을 포괄한다는 것입니다. 그래서 우리는 이번 출시에 대해 정말 흥분하고 있습니다."

SpaceX의 NASA 과학 임무 책임자인 Julianna Scheiman은 이것이 올해 첫 번째 SMD 승차 공유 임무이지만 마지막은 아닐 것이라고 언급했습니다. 이 기관의 성간 매핑 및 가속 탐사선(IMAP)과 탠덤 재연결 및 첨식 전기역학 정찰 위성(TRACERS) 임무는 올해 말에 승차 공유 임무로 시작될 예정이다.

셰이먼은 어떤 임무가 IMAP과 TRACERS를 탑재할 것인지는 밝히지 않았지만, 존스 홉킨스 응용 물리학 연구소(APL)의 2024년 12월 20일 보도 자료에 따르면 NASA와 스페이스X는 IMAP을 "빠르면 2025년 9월에" 발사하는 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 같은 날 NASA의 별도 블로그 게시물에 따르면 IMAP은 NASA의 Carruthers Geocorona Observatory 및 NOAA(National Oceanic and Atmospheric)의 우주 기상 후속 임무 – Lagrange 1 임무와 함께 비행할 것이라고 합니다.

NASA의 우주 망원경인 SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer)가 2025년 1월 16일 목요일 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지의 천문학 처리 시설에서 발사 전 작업을 앞두고 작업 스탠드에 있습니다. 이미지: BAE Systems/Benjamin Fry

"올해는 Falcon과 NASA Science에게 큰 승차 공유의 해입니다. 정말 흥미진진합니다!" 라고 Scheman은 말했습니다. "저는 개인적으로 우주에 접근하는 비용을 낮추는 데 도움이 되고 싶었기 때문에 SpaceX에 합류했으며, 이를 통해 더 많은 과학적 탐사를 가능하게 했습니다. 그래서 우리가 함께 할 수 있다는 것이 정말 자랑스럽습니다."

토요일 SPHEREx 및 PUNCH의 발사를 지원하는 Falcon 9 1단계 부스터(꼬리 번호 B1088)는 세 번째로 비행할 예정입니다. 이전에 국가 정찰국과 Transporter-12 라이더 공유 임무를 위해 NROL-126을 비행했으며, SpaceX의 소형 위성 승차 공유 프로그램의 일환으로 131 개의 페이로드를 운반했습니다.

이륙 후 8분도 채 지나지 않아 B1088은 반덴버그의 착륙 구역 4(LZ-4)에서 터치다운을 목표로 합니다. 성공할 경우 LZ-4에서 24번째 회수이자 현재까지 SpaceX의 416번째 성공적인 부스터 착륙이 됩니다.

SPHEREx 및 PUNCH 임무 발사를 위한 SpaceX의 설계. 그래픽: SpaceX장애물 극복하기

이 임무에서 발사 경로는 간단하지 않았습니다. LS의 발사 책임자인 덴튼 깁슨(Denton Gibson)은 금요일 개회사에서 NASA, 스페이스X, 제트추진연구소, 미국 우주군의 동료들에게 감사를 표한 후 "그 과정에서 많은 도전에 부딪혔다"고 언급했다.

깁슨은 "이러한 많은 문제로 인해 발사가 지연되었지만, 이 팀은 함께 모여 부지런히 일하며 이를 극복하기 위해 노력했으며 어제(목요일) 우주선을 발사체에 연결했다"고 말했다.

Scheman은 "일련의 통합 문제"가 있다고 말했는데, 그 중 하나는 "임피던스 불일치 어셈블리"라고 하는 페이로드 페어링 내의 환경 제어 시스템과 관련이 있습니다. 그녀는 이를 "우주선이 상승할 때 경험하는 환경"을 낮추는 것이라고 설명했다.

"이 시스템에는 120개의 인서트가 있는 일련의 인서트가 있는데, 통합하는 동안 우리는 이것이 타원형으로 변했다는 것을 깨달았습니다. 그래서 우리는 먼저 잠시 멈추고, 문제를 이해하고, 안전하게 비행할 수 있는 경로가 있는지 확인해야 했습니다"라고 Scheman은 말했습니다. "그리고 일단 우리가 그 일을 할 수 있고 업데이트된 패스너를 설치할 수 있게 되자, 우리는 그 설치를 계속하기 위해 그 작업을 진행했습니다."

2025년 2월 27일 목요일, 기술자와 엔지니어가 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지의 천문학 우주 작전 시설 내부의 보호 페이로드 페어링 내에 NASA의 SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization 및 Ices Explorer) 관측소와 PUNCH(Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) 위성을 캡슐화합니다. 이미지: BAE Systems/Benjamin Fry

그녀는 그것이 지연의 큰 부분이지만 전체 그림은 아니라고 말했습니다. 그녀는 페이로드 페어링의 공압 분리 시스템 내의 압력에도 문제가 있다고 말했습니다.

"캡슐화 작업을 수행할 때마다 페어링 공압 시스템의 압력이 비행 중에 페어링을 분리할 수 있을 만큼 충분한지 확인합니다"라고 Scheman은 말합니다. "그리고 우리가 그 검사를 수행했을 때, 이번에는 초기 캡슐화 후 페어링 공압 분리 시스템에 누출이 있음을 발견했습니다. 따라서 캡슐화를 해제하고, 누출을 수리하고, 다시 캡슐화해야 했습니다."

Scheman은 그 외에도 Astrotech의 페이로드 처리 시설에서 캡슐화된 페이로드를 SLC-4E로 운송하려고 시도하는 동안 날씨가 지연되었다고 말했습니다. 

"우리는 강풍이나 악천후에서 그렇게 하고 싶지 않으며, 그것이 우리가 그 운송을 시도한 첫날에 본 것입니다"라고 Sheiman은 말했습니다. "그리고 우리는 또한 이번 발사를 위해 높은 우선 순위의 사거리 작전과 함께 무간섭 기반으로 작업하고 있었습니다.

"그래서 우리는 그 중 어느 날, 일어나고 있던 더 높은 우선 순위의 범위 작전을 지원하기 위해 물러서야 했습니다."

2025년 3월 4일 아침 Amtrak 열차의 승객이 VSFB 서쪽의 Surf Beach 역에서 캡처한 PUNCH 우주선이 포함된 Falcon 9 페어링. 이미지: Southwest Research Institute

셰이먼은 더 높은 우선순위의 작전이 무엇인지 명시적으로 언급하지는 않았지만, 금요일 아침 동부 표준시 기준 오전 2시 22분(0722 UTC)에 반덴버그에 다시 착륙한 무인 X-37B 궤도 전송 차량의 궤도 귀환일 가능성이 높습니다. 그것은 434일 동안 고도의 타원형 궤도에서 작동한 후 착륙했습니다.

캘리포니아에서 일어나는 모든 일과는 별개로, SpaceX는 3월 2일 일요일 Starlink 12-20 임무 발사 후 실패한 부스터 회수의 데이터도 검토하고 있었습니다. 상승 중 연료 누출로 인해 드론 우주선에 착륙한 지 약 48초 만에 엔진 섹션에서 화재가 발생하여 '지침을 읽으십시오'로 부스터가 파괴되었습니다.

미국 연방항공국(Federal Aviation Administration)은 이 사고로 인해 3월 4일까지 팰컨 9 로켓을 착륙시켰다. NASA의 임무는 FAA의 통제를 받지 않지만, 셰이먼은 "특히 이러한 중요한 과학 임무에 대해 상승에 대한 우려나 위험이 없는지 확인하기 위해" 해당 문제에 대한 데이터와 응답을 검토하기를 원한다고 말했다.

깁슨은 NASA도 자체 평가를 했다고 말했다.

"NASA 발사 서비스 프로그램의 일환으로 우리의 주요 역할 중 하나는 임무 보장 역할을 맡는 것입니다. 따라서 우리는 SpaceX와 독립적으로 이러한 많은 평가를 수행하여 우리의 임무에 어떤 위험도 초래하지 않도록 하기 위해 SpaceX에 새로운 시각, 다른 시각을 부여하고 있습니다"라고 Gibson은 말했습니다.

"그래서 우리는 그 과정을 거쳤고 편안함을 느꼈기 때문에 오늘 일찍 발사 준비 검토를 성공적으로 완료할 수 있었습니다."

SpaceX Falcon 9 로켓이 NASA의 SPHEREx 및 PUNCH 임무 발사에 앞서 반덴버그 우주군 기지의 Space Launch Complex 4 East(SLC-4E)에 서 있습니다. 이미지: SpaceX태양과 하늘 관찰

팰컨 9 로켓에 탑재된 NASA의 두 임무는 우주와 태양풍의 기원에 대한 인류의 이해를 넓히기 위해 노력하고 있습니다.

SPHEREx는 계획된 2년 임무 기간 동안 밤하늘 전체를 4번 매핑하는 적외선 망원경입니다. 각 패스에는 102개의 색상 밴드가 있으며 제임스 웹 우주 망원경(James Webb Space Telescope) 및 광시야 적외선 조사 망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope)과 같은 다른 천문대의 표적을 식별하는 데 도움이 됩니다.

천문대는 4억 8,800만 달러가 소요되어 JPL이 관리하고 있으며, 칼텍(Caltech)의 수석 연구원이 JPL과 협력하여 SPHEREx를 개발했습니다. 이 우주선은 Ball Aerospace(BAE Systems에서 인수)에서 제작했으며 한국천문우주과학연구원(KASI)이 이 임무를 위한 장비 및 과학 파트너 역할을 합니다.

SPHEREx는 이륙 후 약 42분 후에 Falcon 9 로켓에서 분리하는 것을 목표로 하고 있으며, 지상에 있는 팀에게 천문대와 신호를 설정할 수 있는 세 가지 기회를 제공합니다.

NASA의 SPHEREx 임무는 지구 저궤도에서 작동하여 수억 개의 별과 은하를 탐지하고 근적외선으로 최초의 전천후 분광 조사를 수행할 것입니다. 이 작가의 컨셉은 우주선과 그 특유의 원뿔형 광자 방패를 보여주며, 이는 태양과 지구의 적외선과 열로부터 SPHEREx의 망원경을 보호합니다. 그래픽: NASA/JPL-Caltech

"첫 번째 기회는 남극 상공에 있을 것입니다. 우주선이 분리된 후 1분에서 3분 사이에 신호를 수집할 수 있었습니다"라고 JPL의 SPHEREx 프로젝트 관리자인 James Fanson은 말했습니다. "두 번째 기회는 북극의 스발바르 섬에서 분리된 지 47분 후입니다. 이것은 또한 우주선에 명령을 보낼 수 있는 첫 번째 기회이기도 합니다.

"신호를 획득할 수 있는 세 번째 기회는 분리 후 약 63분 후에 알래스카 페어뱅크스 상공에서 이루어집니다."

발사 4일 후, 팀들은 망원경의 렌즈 캡을 열고 다음 2주 동안 수분 및 기타 오염 물질의 가스 방출을 계속할 것입니다.

배출 가능한 조리개 덮개 외에도 SPHEREx에는 다른 움직이는 부품이나 추진 시스템이 없습니다. 전체 알루미늄 망원경은 직경이 20cm(7.9인치)이고 시야각이 11°x3.5°입니다.

기기를 보정하고, 연습 조사를 수행하고, 이미징 센서가 충분히 차가워지도록 하는 과정은 출시 후 약 37일 동안 계속될 것입니다.

NASA의 우주 망원경인 SPHEREx(Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer)가 2025년 1월 16일 목요일 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지의 천문학 처리 시설에서 발사 전 작업을 앞두고 작업 스탠드에 있습니다. 이미지: BAE Systems/Benjamin Fry

팬슨은 천문대가 새벽/황혼 태양 동기 극 궤도에서 작동하여 우주선이 햇빛 아래 머물 수 있도록 할 것이라고 말했다. 이를 통해 2년의 임무 기간 동안 일정한 온도를 유지할 수 있습니다.

그는 이 임무의 목표가 "우주적 시간을 가로질러" 4억 개 이상의 은하계를 3차원으로 보여주는 지도를 만드는 것이라고 말했다.

"우리는 우주의 기원에서 빅뱅 직후, 즉 우주가 '우주 급팽창'이라고 불리는 갑작스럽고 극적이며 급속한 팽창을 경험했다고 믿어지는 순간에 무슨 일이 일어났는지 더 잘 이해하고 싶다"고 팬슨은 말했다.

팬슨은 SPHEREx가 우주에 얼마나 많은 물이 있는지에 대한 질문에 답하는 데도 도움이 될 수 있다고 말했다.

그는 "SPHEREx는 성간 얼음 구름, 물과 기타 분자로 구성된 4개의 얼음을 탐사할 것"이라고 말했다. "이 임무는 앞으로 수십 년 동안 천문학계의 많은 과학적 연구를 가능하게 하는 풍부한 데이터 아카이브를 제공할 것입니다."

NASA의 SPHEREx 천문대는 과학자들이 우주의 기원, 은하계, 물과 같은 은하계 생명체의 핵심 성분에 대한 큰 그림의 질문에 답할 수 있도록 전체 하늘을 매핑할 것입니다. 지구 저궤도에서 작동하는 이 망원경은 하늘을 가로질러 매일 약 600번의 노출을 촬영합니다. 이 천문대는 분광학(spectroscopy)이라는 기술을 사용하여 하늘의 모든 부분을 102회 촬영하며, 매번 하나를 제외한 모든 파장을 차단하는 다른 색상 필터를 사용합니다. 이 임무는 이러한 이미지를 결합하여 우리 은하계와 그 너머에 있는 수백만 개의 별과 기타 물체의 구성과 거리에 대한 정보를 포함하는 지도를 생성할 것입니다. (위의 스틸 아티스트의 컨셉에 묘사된 이 과정의 애니메이션은 spherex.caltech.edu/video/all-sky-survey 에서 볼 수 있습니다.) 그래픽: NASA/JPL-Caltech

SPHEREx 외에도 PUNCH 임무를 대표하는 4대의 다른 우주선이 이륙 후 약 52분과 53분 후에 Falcon 9에서 쌍으로 배치될 예정입니다. Clampin에 따르면 NASA의 SMEX(Small Explorers) 프로그램의 일부이며 1억 5천만 달러의 비용이 듭니다.

4개 중 하나는 NFI(Narrow Field Imager) 코로나그래프이고 다른 3개는 WFI(Wild Field Imager) 태양권 이미저입니다. 90일의 시운전 기간 후 2년 동안 운영됩니다.

NFI 우주선은 코로나 그래프로 작동하며 코로나를 측정하기 위해 태양을 차단하는 영역이 있습니다. 그런 다음 세 대의 WFI 우주선은 코로나 주변의 태양풍을 측정합니다.

"그런 다음 우리는 그것들을 함께 꿰매어 그 이미지와 연결할 수 있으며, 기본적으로 하나의 도구가 됩니다"라고 PUNCH 프로그램 임원인 David Cheney는 말했습니다. "그러면 우리는 태양풍의 3차원적 측면과 지구를 향해 이동함에 따라 태양풍이 어떻게 진행되는지 이해할 수 있습니다."

그는 이러한 이해를 갖는 것이 예보관들이 우주 날씨와 우주 비행사 및 위성과 같은 우주 자산뿐만 아니라 지상파 전력망에 미치는 잠재적 영향을 더 잘 예측하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

https://youtu.be/lv4ac8pBT4c

스페이스 클럽(Space Club)